趙兵PKPM系列軟件在結(jié)構(gòu)設計中的

1、PKPMPKPM系列軟件在結(jié)構(gòu)設計中的應用與探討趙 兵中國建筑科學研究院建筑工程軟件研究所1、地震和風荷載等引起的水平向變形圖應X、Y兩個方向都看；2、如果采用模擬施工計算，則豎向荷載變形圖只看活載的，若采用一次性加載計算，則恒、活載產(chǎn)生的變形圖看哪一個都可以；3、變形圖不僅要看整體變形是否合理，還要每一層都看，尤其是復雜工程，因為有些局部變形錯誤整體看有時很難看清楚。4、務必認真檢查主力構(gòu)件的單工況內(nèi)力是否合理。 變形圖錯誤一 圖1 上圖中，柱1豎向變形明顯高于其它框架柱，說明此柱有懸空的可能，經(jīng)查，在PMCAD建模中將柱1下層的框架柱丟失了。 圖2變形圖錯誤二變形圖錯誤二某框支剪力墻結(jié)構(gòu)，

2、框支梁1上托不在同一條直線上的兩道剪力墻，該框支梁1在恒載作用下的變形圖下圖所示 圖3 圖4 上圖紅色線框顯示，框支梁1上剪力墻出現(xiàn)一個端點懸空，此梁在PMCAD中的建模情況如下圖所示 圖5 圖6 經(jīng)過修改后的模型，其恒載作用下的變形圖如下圖所示： 圖7 變形圖錯誤三變形圖錯誤三 圖8 頂層此柱懸空 變形圖錯誤四變形圖錯誤四 某些構(gòu)件內(nèi)力計算結(jié)果異常，往往是由于建模錯誤引起的，因此當發(fā)現(xiàn)內(nèi)力計算結(jié)果奇異時宜首先通過變形圖判斷其建模的正確性。 比如某工程，梁在端部沒有負彎矩（如圖所示）： 圖9 梁設計彎矩包絡圖 圖10 恒載作用下梁的豎向變形圖 圖11 PMCAD建模中缺少剛性梁 變形圖錯誤五變

3、形圖錯誤五 合理的模型簡化在工程設計中占有重要的地位，有些設計人員在建模時刻意追求符合工程實際，而忽略了程序在應用中所存在的局限性，從而造成了計算結(jié)果的錯誤。 例如某體育館工程，局部建模三維軸側(cè)圖如下： 圖12 梁1、梁2、梁3節(jié)點連接三維軸側(cè)圖 圖13 第二標準層梁2三維軸側(cè)圖 圖14 第一標準層梁1、梁3三維軸側(cè)圖 圖15 SATWE軟件中梁1、梁2、梁3的三維軸側(cè)圖二、利用振動圖判斷模型的正確性二、利用振動圖判斷模型的正確性 通過振動圖查看模型的正確性，是非常重要的，尤其是高位振型。當結(jié)構(gòu)存在大量局部振動時，有些局部振動很有可能是由于建模錯誤產(chǎn)生的，因此要求每一階振型都看。 工程實例一

4、某工程，振型數(shù)為30，第30振型作用下的第12層的振動圖如下： 圖16 上圖顯示圓弧梁變形異常，經(jīng)查，在PMCAD中由于樓板丟失導致，如下圖所示： 圖17 以梁1為例，丟失板后的配筋計算結(jié)果如下： 補上樓板后，正確的計算結(jié)果如下：第二節(jié)第二節(jié) 樓層底標高的正確輸入樓層底標高的正確輸入 對于08版軟件，一定要充分重視樓層底標高在結(jié)構(gòu)設計中的作用，因為一旦層底標高不對，后面的計算結(jié)果也不可能正確?，F(xiàn)對此參數(shù)產(chǎn)生的常見問題分別介紹如下：1、樓層底標高錯誤引起結(jié)構(gòu)構(gòu)件關(guān)系混亂、樓層底標高錯誤引起結(jié)構(gòu)構(gòu)件關(guān)系混亂 工程實例一工程實例一 某剪力墻結(jié)構(gòu)，共23層，結(jié)構(gòu)平面布局基本對稱，結(jié)構(gòu)三維軸側(cè)圖，第7和

5、第8標準層平面圖如圖1、圖2和圖3所示： 圖1 結(jié)構(gòu)三維軸側(cè)圖 圖2 第7標準層結(jié)構(gòu)平面圖 圖3 第8標準層結(jié)構(gòu)平面圖 在采用SATWE軟件計算后，其位移比計算結(jié)果如下： 圖4 空間變形圖原始構(gòu)形 圖5 “樓層組裝”對話框 圖6 修改后的樓層底標高對話框樓層底標高修改正確后的計算結(jié)果如下： 以上計算結(jié)果顯示，樓層底標高正確后，計算結(jié)果也趨于正常。因此建議設計人員，對于每層的樓層底標高，盡量人工復核一遍后再接后續(xù)軟件進行設計。 08版JCCAD軟件取消了05版的“一層上部結(jié)構(gòu)荷載作用點標高”選項，代之以PMCAD軟件中的“首層層底標高”，因此使用08版軟件的設計人員必須正確輸入“首層層底標高”參

6、數(shù)，否則JCCAD軟件無法正確讀取上部結(jié)構(gòu)荷載作用點位置，尤其是剪力值，從而產(chǎn)生錯誤的計算結(jié)果。 工程實例三 已某框架結(jié)構(gòu)為例，分別將首層輸入為0和-2.5m，采用獨立柱基，基礎底標高為-4m，首層結(jié)構(gòu)平面圖如圖7所示： 圖7 首層結(jié)構(gòu)平面圖 圖7所示柱1的計算結(jié)果如下： 柱1首層層底標高為0時的計算結(jié)果 Load Mx(kN-m) My(kN-m) N(kN) 548 75.15 36.60 3532.56 柱1首層層底標高為-2.5m時的計算結(jié)果 Load Mx(kN-m) My(kN-m) N(kN) 548 48.99 20.79 3533.87 通過比較可知，不同的首層層底標高計算出

7、來的內(nèi)力值并不一樣，其原因在于在基礎設計中，剪力值要乘以基礎高度后轉(zhuǎn)化為彎矩，以柱1為例，當首層層底標高為0時，由剪力值V引起的基底彎矩M=4V；當首層層底標高為-2.5m時，由剪力值V引起的基底彎矩M=（4-2.5）V=1.5V，所以首層層底標高為0時的彎矩值大于首層層底標高為-2.5m時的彎矩值。第二章第二章 如何采用如何采用08版軟件的廣義層版軟件的廣義層建立錯層結(jié)構(gòu)模型建立錯層結(jié)構(gòu)模型 過去05版軟件建立錯層結(jié)構(gòu)模型時，在錯層處必須將結(jié)構(gòu)切開，按照鏡面投影法建模，這種建模方法的缺點是結(jié)構(gòu)的標準層會增加很多，同時豎向構(gòu)件也會被切成數(shù)段，各種與層有關(guān)的指標如層間位移角等都需要設計人員補充計

8、算。為了解決這個問題，08版PKPM系列軟件引用了廣義層概念，雖然可以較好地解決上述建模問題，但也存在著如何與后續(xù)計算軟件相結(jié)合，合理搭建模型的問題。以下本文擬結(jié)合具體的工程實例，對此問題做一些探討。 一、廣義層的概念 所謂廣義層，就是通過在構(gòu)件輸入和樓層組裝時為每一個構(gòu)件或樓層增加一個“柱（墻）底標高”或“層底標高”參數(shù)來完成的，這個標高是一個絕對值，對于一個工程來說所有的構(gòu)件或樓層的底標高只能有一個惟一的參照（比如0）。有了這個底標高后，此工程中每個構(gòu)件或樓層在空間上的位置已經(jīng)完全確定，程序?qū)⒉辉傩枰蕾嚇菍咏M裝的順序去判斷構(gòu)件或樓層的高低，而改為通過樓層的絕對位置進行模型的整體組裝。二、

9、廣義層應用時產(chǎn)生的主要問題1、層信息混亂2、層剛度比、樓層受剪承載力、傾覆力矩的計算異常3、風荷載計算結(jié)果偏小 1、SATWE舊 10002000mm2、SATWE 20002000mm3、PMSAP 自動取為剛域4、相關(guān)問題 對于PM-SATWE軟件，當梁柱截面面積比較大時，其剛性梁的剛度會明顯不足，其后果是某些情況下轉(zhuǎn)換梁梁端沒有負彎矩。如圖2、3所示1、原則上講，對于梁內(nèi)和柱內(nèi)的梁，PM-SATWE和SPAS-SATWE均能自動識別為剛性梁，但建議設計人員在PMCAD中人為布置剛性梁。 需要布置剛性梁的地方如圖所示 圖4 單梁托雙墻 圖5 局部錯開的梁 圖6 柱內(nèi)托轉(zhuǎn)角墻的梁2、PMSA

10、P由于對偏心轉(zhuǎn)換構(gòu)件可以自動增加剛域，因此剛性梁布不布都可以。如圖所示 圖7 圖81、轉(zhuǎn)換梁的布置 圖9 圖102、對于框支梁上局部布置剪力墻的結(jié)構(gòu)，SATWE程序?qū)⒓袅Φ暮奢d傳遞到剪力墻兩端的節(jié)點上，中間沒有均布荷載，因此當剪力墻比較長時，建議設計人員相應增加剛性梁。3、框支柱盡量與轉(zhuǎn)換梁布置在同一條軸線上，這樣可以避免由于剛性梁懸挑而引起的計算誤差。 對于上圖所示的斜剪力墻，其建模過程如下：1、剪力墻周邊構(gòu)件布置成框架梁或虛梁，墻體按照樓板布置，并通過降節(jié)點高形成斜板2、斜板厚度與斜剪力墻相同，即用斜板模擬斜剪力墻 圖21、軟件選擇PMSAP軟件PMSAP軟件對斜剪力墻的處理（1）在PM

11、SAP軟件中，如果不定義彈性樓板，程序自動將斜板定義為彈性膜，對于此工程，由于此斜板兼作斜剪力墻的功能，因此需要定義為彈性板6。（2）PMSAP對斜剪力墻進行有限元劃分，正確計算其剛度對結(jié)構(gòu)的影響。 圖3（3）對于斜梁和斜板，程序自動按照純彎、壓彎和拉彎進行截面設計，并按照最不利情況作為最終配筋面積 圖4 由于結(jié)構(gòu)位移比的大小是控制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應的重要指標，因此無論是建筑抗震設計規(guī)范（GB50011-2001）【1】（以下簡稱抗震規(guī)范），還是高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ3-2002）【2】（以下簡稱高規(guī)），對位移比的控制都有明確的規(guī)定。 某高層框筒結(jié)構(gòu)，地下5層，地上37層，其中地上18層

12、存在較大面積的裙房。出地面建筑總高度為162m，結(jié)構(gòu)抗震基本設防烈度為7度，設計基本地震加速度為0.10g，場地土類別為二類，設計時考慮偶然偏心和雙向地震作用。結(jié)構(gòu)的三維軸側(cè)圖、首層平面圖和第9層平面圖分別如圖1所示。其中首層柱1、柱2、柱3的截面尺寸為700700mm，軸線1的其它柱子的截面尺寸為10001000mm，柱4、柱5、柱6的截面尺寸為15001500mm，梁1、梁2的截面尺寸為500750mm。 圖1-1 結(jié)構(gòu)三維軸側(cè)圖 圖1-2 首層結(jié)構(gòu)平面圖 圖1-3 第9層結(jié)構(gòu)平面圖 在進行方案調(diào)整前，首先要做好分析工作，切忌“跟著感覺走”。因為盲目調(diào)整經(jīng)常是不僅得不到合理的計算結(jié)果，反而

13、越調(diào)越亂，離規(guī)范的限值越來越遠，浪費了大量的時間和精力。筆者以為，僅僅是為了一層的位移比不滿足要求而花費大量的時間，實在是不值得。因此，科學、合理的分析過程是提高工作效率的首要條件。針對本工程，具體的分析過程如下：1、明確力的作用方向，判斷計算結(jié)果的合理性、明確力的作用方向，判斷計算結(jié)果的合理性2、結(jié)合規(guī)范，量化最大和最小位移比的控制范圍，、結(jié)合規(guī)范，量化最大和最小位移比的控制范圍，做到心中有數(shù)做到心中有數(shù)3、明確調(diào)整方向，確定調(diào)整方案、明確調(diào)整方向，確定調(diào)整方案 某工程為框剪結(jié)構(gòu)，共27層，含1層地下室，3層裙房，結(jié)構(gòu)總高度為97m，地震設防烈度為8度，設計基本加速度為0.2g，場地土類別為

14、三類，設計時考慮偶然偏心和雙向地震的影響。結(jié)構(gòu)三維軸側(cè)圖、首層結(jié)構(gòu)平面圖分別如圖1、圖2所示。 圖1 結(jié)構(gòu)三維軸側(cè)圖 圖2 首層結(jié)構(gòu)平面圖 在進行位移比計算時， 采用剛性板假定， 部分位移比和層間位 移角計算結(jié)果如下： 圖3 X向地震作用下15層變形圖 圖4a 首層MP軸結(jié)構(gòu)平面布置圖 圖4b 首層AC軸結(jié)構(gòu)平面布置圖在結(jié)構(gòu)工程設計中，層間位移角的控制是一項非常重要的指標，當層間位移角不滿足要求時，設計人員采用的方法通常是加大構(gòu)件截面尺寸以提高結(jié)構(gòu)整體剛度。但在具體的操作中會發(fā)現(xiàn)，增加結(jié)構(gòu)剛度后，層間位移角變化并不明顯，有時甚至會減小。是什么原因產(chǎn)生這種現(xiàn)象？是軟件算錯了嗎？我們應該如何正確地

15、調(diào)整結(jié)構(gòu)的層間位移角？則是廣大設計人員非常關(guān)心的問題。為此，筆者擬結(jié)合具體的工程實例，與大家共同探討一下產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因以及調(diào)整方法。 某工程為框架剪力墻結(jié)構(gòu)，地下室2層，地上14層，結(jié)構(gòu)總高度為42.95m，抗震設防烈度為8度，地震基本加速度為0.2g，場地土類別為三類，結(jié)構(gòu)三維軸側(cè)圖、標準層平面圖如圖1、圖2所示： 圖1 結(jié)構(gòu)三維軸側(cè)圖 圖2 結(jié)構(gòu)標準層平面圖 本工程在初步設計時，墻1和墻3的墻厚取400mm，墻2和墻4的墻厚取300mm，以Y向為例，在地震力作用下其層間位移角的計算結(jié)果如下： 表1 原方案前三個振型在X,Y 方向的平動系數(shù)、扭轉(zhuǎn)系數(shù) 表1可知，本工程第二振型平動系數(shù)為0

16、.83，其中Y向為0.78，說明該振型為以Y向為主的混合振型，其第二振型所對應的振型圖如圖3所示： 圖3 結(jié)構(gòu)第二振型所對應的振型圖表2 方案調(diào)整后結(jié)構(gòu)前三個振型在X,Y 方向的平動系數(shù)、扭轉(zhuǎn)系數(shù) 其Y向最大層間位移角計算結(jié)果如下： 綜上所述，在最大層間位移角參數(shù)的方案調(diào)整中，如果單純考慮水平力產(chǎn)生的變形而忽略扭轉(zhuǎn)效應的影響，則不僅收效甚微，而且甚至還有可能適得其反。只有綜合考慮二者之間的相互影響，才能取得比較好的計算結(jié)果。 框架結(jié)構(gòu)由于其結(jié)構(gòu)形式偏柔，因此最大層間位移角往往不太容易滿足規(guī)范要求，尤其在高烈度地區(qū)。當不滿足要求時如何對其調(diào)整則是廣大設計人員比較關(guān)心的問題。在此，筆者擬結(jié)合具體工

17、程實例和SATWE軟件，與大家共同探討一下層間位移角的調(diào)整過程。 某四層框架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)總高度為16.5m。地震設防烈度為8度，基本加速度為0.2g，場地土類別為三類。結(jié)構(gòu)三維軸側(cè)圖和第4層結(jié)構(gòu)平面圖如圖1、圖2所示。 圖1 結(jié)構(gòu)三維軸側(cè)圖 圖2 第4層結(jié)構(gòu)平面圖 本工程各層雖然布局并不相同，但基本對稱，采用SATWE軟件進行計算，其X、Y向最大層間位移角計算結(jié)果如下： 計算結(jié)果顯示，X、Y向最大層間位移角均不滿足要求。 本工程計算結(jié)果分析步驟如下：1、合理選取計算參數(shù)2、查看變形圖，確定調(diào)整方案 SATWE軟件顯示的Y向地震作用下的變形圖如圖3所示： 圖3 Y向地震作用下的變形圖 計算結(jié)果顯示

18、，雖然Y向最大層間位移角有所減少，但相應的Y向最大層間位移比卻由1.04增大至1.22，此時結(jié)構(gòu)Y向地震作用下的變形圖如圖4所示： 圖4 兩側(cè)對稱增加柱截面后的Y向地震作用下的變形圖（1）將第11軸所對應的框架柱仍采用原來的截面尺寸300500mm，其它軸線框架柱調(diào)整方案不變，其計算結(jié)果如下：（2）框架柱仍采用對稱增加柱截面尺寸的方式不變，將結(jié)構(gòu)兩側(cè)的1軸、2軸、3軸和12軸、13軸的框架梁截面尺寸由300600mm增加至300700mm，11軸的框架梁仍維持300600mm不變，其計算結(jié)果如下： 由此可見，增加梁的剛度后，Y向最大層間位移角進一步減小到1/618，最大層間位移比為1.15mi

19、n(V0，1.5Vmax)合理V框過高V框VT0，1.5VTmaxV框min(VT0，1.5VTmax)08版自動實現(xiàn)(續(xù))p 調(diào)整系數(shù)默認上限為2，取消限制，起始層號前加負號p 允許用戶自定義5層1塔x、y向調(diào)整系數(shù)分別為3.5，1.5p 自動計算的前提：正確定義多塔或按廣義層建模p 默認不做任何調(diào)整，【調(diào)整信息】項中指定(續(xù))普通層模型廣義層模型p 自行指定每段層號p0.25Q0針對鋼框架-支撐結(jié)構(gòu) p 其它相同1、工程實例、工程實例 某框架結(jié)構(gòu)，采用雙偏壓計算時，框架柱1計算結(jié)果如圖1所示： 圖1 某框架柱雙偏壓配筋計算結(jié)果計算結(jié)果文本文件顯示如下： 圖形和文本文件均顯示，此柱采用雙偏壓

20、計算時滿足要求?，F(xiàn)對此柱采用雙偏壓驗算，其驗算結(jié)果如圖2所示： 圖2某框架柱雙偏壓配筋驗算結(jié)果 圖2實配鋼筋以粉紅色顯示，表明此框架柱沒有通過雙偏壓驗算。2、計算結(jié)果分析、計算結(jié)果分析 此框架柱計算配筋面積為Asx= 1277mm2，Asy =1585mm2，角筋面積為Asc= 425.7mm2，在雙偏壓驗算中程序選取的鋼筋為：角筋1c25（“c”表示級鋼），Asc1= 490.9 mm2Asc，x向配筋2c25+1c20=490.92+314.2=1296mm2Asx，y向配筋2c25+3c16=490.92+201.13=1585.1 mm2Asy，均滿足要求，那為什么程序會顯示紅色呢？其

21、原因在于x側(cè)和Y側(cè)角筋是共用的，角筋和單側(cè)配筋滿足要求，并不等于全截面配筋滿足要求。 根據(jù)剪力墻抗彎承載力的計算公式： M分布+M端部M設計 一個方程兩個未知數(shù)，只有指定其中的一個未知數(shù)，才能計算出另一個未知數(shù)。在設計中一般都是通過指定剪力墻分布筋的最小配筋率，反算出剪力墻分布筋所在區(qū)域的抗彎設計承載力，從而再計算出剪力墻端部的配筋面積。 為了更真實地反映回填土對地下室的約束作用，08版SATWE程序?qū)⒃瓉?5版程序的“回填土對地下室的相對剛度比”改成了“土層水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)（M值）”具體輸入數(shù)值請查閱建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ94-2008）表5.7.5。 圖1 “土層水平抗力系數(shù)的比例

22、系數(shù)（M值）” 表表5.7.5 5.7.5 地基土水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)地基土水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)m值值 注：1 當樁頂水平位移大于表列數(shù)值或灌注樁配筋率較高（0.65%）時，m值應適當降低；當預制樁的水平向位移小于10mm時，m值可適當提高； 2 當水平荷載為長期或經(jīng)常出現(xiàn)的荷載時，應將表列數(shù)值乘以0.4降低采用； 3 當?shù)鼗鶠橐夯翆訒r，應將表列數(shù)值乘以本規(guī)范表5.3.12中相應的系數(shù)l。 需要指出的是，設計人員在查表5.7.5時請查灌注樁的m值。第九章第九章 08版特殊荷載在輸入中應注意的問題版特殊荷載在輸入中應注意的問題第一節(jié)第一節(jié) 吊車荷載的輸入吊車荷載的輸入一、吊車荷載在輸入中應

23、注意的問題1、在要布置的吊車荷載處添加一新的標準層，并布置梁，否則程序在計算吊車荷載組合時會出錯（見工程實例）。2、SATWE程序在計算帶吊車的砼柱的計算長度系數(shù)時，是按照框架柱進行計算的。沒有執(zhí)行混凝土規(guī)范第7.3.11-1條規(guī)定的排架柱的計算長度系數(shù)，需要設計人員根據(jù)工程實際情況人為調(diào)整。但TAT軟件則可以自動按排架柱計算柱的計算長度系數(shù)。二、二、05和和08版軟件對吊車荷載輸入的區(qū)別版軟件對吊車荷載輸入的區(qū)別1、05版軟件輸入吊車荷載的特點2、 0版軟件輸入吊車荷載的特點三、抽柱排架結(jié)構(gòu)的計算三、抽柱排架結(jié)構(gòu)的計算四、基礎設計接力吊車荷載 第二節(jié)第二節(jié) 風荷載在設計中應注意的問題風荷載在

24、設計中應注意的問題一、迎風面的計算一、迎風面的計算 目前的PKPM系列軟件在計算風荷載的迎風面時，采用的是簡化算法，即按照建筑物最外邊的輪廓線所圍成的面積在X、Y方向的投影作為迎風面的面積，背風面的面積取值與迎風面的面積相同。 二、體型系數(shù)的計算二、體型系數(shù)的計算 圖1 風荷載作用簡圖 圖2 某工程結(jié)構(gòu)平面圖 148三、特殊風荷載 特殊風荷載在輸入中應注意的問題。一、人防荷載在輸入時應注意的問題1、在采用SATWE軟件進行人防工程設計前，對于需要計算人防設計的房間樓板，其上必須布置有活荷載的均布面荷載值，不能為0。2、人防荷載組合與效應3、人防荷載的輸入位置二、材料強度的調(diào)整 材料強度綜合調(diào)整

25、系數(shù) 材料動力系數(shù)的調(diào)整（用于JCCAD軟件中“公式法”計算人防等效動荷載） 混凝土強度的修正： 鋼筋砼構(gòu)件縱向鋼筋的最小配筋率：三、局部人防地下室的計算 程序在進行構(gòu)件設計時，當該構(gòu)件為人防荷載組合控制，則自動按人防規(guī)范的相關(guān)規(guī)定進行設計；為非人防荷載控制，則自動按照相應荷載組合進行構(gòu)件的設計，材料強度綜合調(diào)整系數(shù)也同時不考慮了。 四、人防地下室外墻和臨空墻SATWE軟件是如何計算的？SATWE給出的配筋數(shù)值是否為最外側(cè)最大配筋？其內(nèi)側(cè)鋼筋是否為構(gòu)造配置？ 1、目前SATWE程序只能考慮人防規(guī)范表4.8.8中“頂板荷載考慮上部建筑影響的室內(nèi)出入口”這一種臨空墻荷載，而表中其它情況下的臨空墻荷

26、載暫沒考慮。2、目前的SATWE軟件無法對這三種人防構(gòu)件進行設計，但設計人員可以在JCCAD軟件中的“工具箱”里進行構(gòu)件設計。3、地下室外墻的平面外驗算、配筋，其計算過程如下：（1）、程序首先按單向板計算墻板上中下的彎矩，計算時分兩種情況:（a）單向板上下端均嵌固在地下室頂、底板處；（b）上端簡支于地下室頂板，下端嵌固于地下室底板;（c）計算結(jié)果取上述的平均值進行設計；（2）、在配筋計算時分別按兩種方式進行計算：（a）按純彎板設計;（b）按壓彎構(gòu)件設計；（c）配筋計算時兩者取大；（3）、按人防要求，驗算延性比。 由此可見，地下室外墻既承受土側(cè)壓力，又承受上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載。通過以上分析可知：

27、M固（兩端固定）M固（一固一鉸） M中（一固一鉸） M中 所以配筋面積應該配在地下室外墻的外側(cè)。 SATWE軟件輸出的配筋面積是按照單向板計算的每延米的配筋面積。五、如何采用五、如何采用PMSAPPMSAP軟件按照整體有限元的方軟件按照整體有限元的方法計算人防地下室頂板和外墻的內(nèi)力和配筋？法計算人防地下室頂板和外墻的內(nèi)力和配筋？ 上述方法是人防地下室結(jié)構(gòu)外墻的一種簡化算法，由于采用的是單向板，因此無法考慮剪力墻平面外翼墻或者扶壁柱等對其的有利作用。 如若想整體考慮各種構(gòu)件對地下室頂部和外墻的影響，設計人員可以采用PMSAP軟件進行設計。首先在此處定義人防參數(shù)及水土壓力信息如何應用PMSAP進行

28、人防外墻和頂板的整體有限元分析如需設計人防頂板，則要在PMSAP的補充建模菜單中交互定義人防板為彈性板6如何應用PMSAP進行人防外墻和頂板的整體有限元分析做墻的面外計算時（包括人防、水土壓力），應選細分模型；墻側(cè)節(jié)點按照出口處理；細分尺寸不宜太大，建議取為1M如何應用PMSAP進行人防外墻和頂板的整體有限元分析 用PMSAP進行人防外墻和頂板的整體 有限元分析和配筋設計總結(jié)：按照實際情況定義人防頂板為彈性板6定義人防等級、層數(shù)、荷載等信息以及水土壓力信息定義墻模型為細分模型，并選墻側(cè)節(jié)點做出口，同時指定樓板與墻的細分尺寸（建議取為1M）做完了前面三步，PMSAP即可對人防頂板和地下室外墻進行

29、全自動的網(wǎng)格剖分，做準確的有限元分析。5. 依據(jù)人防規(guī)范對人防層的梁、板、柱、墻給出配筋設計PMSAP整體有限元法給出的人防墻在側(cè)向人防荷載作用下的變形圖PMSAP整體有限元法給出的人防墻在側(cè)向人防荷載作用下的變形圖：局部在這個菜單查看人防墻的面外配筋人防外墻的配筋簡圖人防外墻的配筋簡圖：局部H4.1:Sw范圍內(nèi)的水平鋼筋雙側(cè)總面積4.1cm2V12: Sw范圍內(nèi)的豎向鋼筋雙側(cè)總面積12.0cm2在文本文件ADD_WREI.OUT中查看人防墻詳細的設計信息： 面外豎向筋設計(墻的頂?shù)捉孛嬖O計) B,H= 6000. 300. NC,NGH=45 1 IEW= 3 DS= 32.5 WGUJM=

30、 200. AS= 406. M,N= 34.3 1889.1 ICOM= 1 IERR=0 IGZ=1 面外水平筋設計(墻的左右截面設計) B,H= 1200. 300. NC,NGH=45 1 IEW= 3 DS= 32.5 WGUJM= 200. AS= 404. M,N= 2.2 61.5 ICOM= 1 IERR=0 IGZ=1在這個菜單查看人防頂板的配筋結(jié)果PMSAP給出人防頂板有限元網(wǎng)格自動剖分圖PMSAP給出的人防頂板有限元網(wǎng)格自動剖分圖：局部PMSAP給出的人防頂板撓度等值線圖PMSAP給出的人防頂板彎矩Mx等值線圖PMSAP給出的人防頂板彎矩My等值線圖PMSAP給出的人防

31、頂板“板頂”配筋PMSAP給出的人防頂板“板底”配筋頂板配筋圖局部（形心，邊界，cm2/m）配筋面積（cm2 /m）配筋走向(度)可以在文本文件POLY_REI.*中查看各層人防板和一般樓板的詳細設計內(nèi)力和配筋情況在這個菜單查看人防梁、柱的配筋和人防墻的面內(nèi)配筋人防梁、柱配筋及墻的面內(nèi)配筋在配筋簡圖中查看 梁柱節(jié)點核芯區(qū)的計算，是抗震設計的一項重要內(nèi)容，當采用SATWE軟件進行此項的驗算時，經(jīng)常會出現(xiàn)計算結(jié)果不滿足要求，如何進行調(diào)整則是很多設計人員非常關(guān)心的問題。在此，本節(jié)擬結(jié)合規(guī)范和具體的工程實例，詳細闡述SATWE軟件是如何進行節(jié)點核心區(qū)驗算的以及調(diào)整過程。 D.1.2 核芯區(qū)截面有效驗算

32、寬度，應按下列規(guī)定采用：1 核芯區(qū)截面有效驗算寬度，當驗算方向的梁截面寬度不小于該側(cè)柱截面寬度的1/2時，可采用該側(cè)柱截面寬度，當小于柱截面寬度的1/2時，可采用下列二者的較小值： bj = bb + 0.5 hc (D.1.2-1) bj = bc (D.1.2-2) 式中bj節(jié)點核芯區(qū)的截面有效驗算寬度； bb 梁截面寬度；hc驗算方向的柱截面高度；bc驗算方向的柱截面寬度。2 當梁柱的中線不重合且偏心距不大于柱寬的1/4時，核芯區(qū)的截面有效驗算寬度可采用上款和下式計算結(jié)果的較小值。 bj = 0.5 ( bb + bc ) + 0.25 hc - e (D.1.2-3) 式中e梁與柱中線

33、偏心距。 此項規(guī)定目前程序并沒有執(zhí)行D.1.3 節(jié)點核芯區(qū)組合的剪力設計值，應符合下列要求： Vj ( 0.30 j fc bj hj ) / RE (D.1.3)式中j正交梁的約束影響系數(shù)，樓板為現(xiàn)澆，梁柱中線重合，四側(cè)各梁截面寬度不小于該側(cè)柱截面寬度的1/2，且正交方向梁高度不小于框架梁高度的3/4時，可采用1.5，9度時宜采用1.25，其他情況均采用1.0；hj節(jié)點核芯區(qū)的截面高度，可采用驗算方向的柱截面高度；RE 承載力抗震調(diào)整系數(shù)，可采用0.85。 某7層框架結(jié)構(gòu)，抗震設防烈度為8度，設計基本加速度為0.2g，場地土類別為二類，設計時同時考慮偶然偏心和雙向地震作用，結(jié)構(gòu)三維軸側(cè)圖和第

34、二層結(jié)構(gòu)平面圖如圖1和圖2所示。初步設計時，柱截面尺寸為400500mm，梁1梁4均與柱1中線重合，其中梁1和梁2截面尺寸為250500mm，梁3和梁4截面尺寸為300650mm。 圖1 結(jié)構(gòu)三維軸側(cè)圖 圖2 第二層結(jié)構(gòu)平面圖 本工程采用SATWE軟件計算，柱1的節(jié)點核芯區(qū)計算結(jié)果如下： * 節(jié)點域抗剪超限 N-C= 6 ( 30)Vjy= 2269. FFC=0.53*fc*H*B= 1514. Vjy/ FFC=1.50 其中，括號內(nèi)數(shù)字表示地震荷載組合工況號。 計算結(jié)果顯示，柱1節(jié)點核芯區(qū)Y向抗剪超限，此時若以M1表示梁1上端的端彎矩，M2表示梁2下端的端彎矩，則M1=-421Kn.m、

35、M2=-471Kn.m。 現(xiàn)對柱1的計算結(jié)果及調(diào)整方法分析如下：1、降低“中梁剛度放大系數(shù)” * 節(jié)點域抗剪超限 N-C= 6 ( 30)Vjy= 2011. FFC=0.53*fc*H*B= 1514. Vjy/ FFC=1.33 M1=-402Kn、M2=-438Kn。 由此可見，通過降低梁剛度放大系數(shù)從而降低梁端彎矩，可以起到一定的作用。 2、修改柱高或柱寬 以本工程為例，將原柱截面尺寸由400500mm分別改為400600mm和500500mm，其計算結(jié)果如下: （1）將柱截面尺寸由400500mm調(diào)整為400600mm * 節(jié)點域抗剪超限 N-C= 6 ( 30)Vjy= 2192.

36、 FFC=0.35*fc*H*B= 1211. Vjy/ FFC=1.81 （2）將柱截面尺寸由400500mm調(diào)整為500500mm * 節(jié)點域抗剪超限 N-C= 6 ( 30)Vjy= 2080. FFC=0.53*fc*H*B= 1893. Vjy/ FFC=1.10 上述分析可知，本工程增加柱寬對提高節(jié)點域的抗剪能力最有效，為此將柱寬進一步增加至600mm，柱高不變，其計算結(jié)果如下： Vjy= 2151 Fv=0.18*fc*B*Ho= 6051 墻2：* ( 31)V= 7315. Fv=0.18*fc*B*Ho= 6051 其中，括號內(nèi)數(shù)字為組合工況號，其相應的荷載組合分項系數(shù)見表

37、1表1 荷載組合分項系數(shù)注：1、Ncm - 組合號 2、V-D,V-L - 分別為恒載、活載分項系數(shù) 3、X-W,Y-W - 分別為X向、Y向水平風荷載分項系數(shù) 4、X-E,Y-E - 分別為X向、Y向水平地震荷載分項系數(shù) 5、Z-E - 為豎向地震荷載分項系數(shù) 以上計算結(jié)果可以看出，墻1和墻2的砼抗剪驗算不滿足要求，程序在計算結(jié)果配筋文本文件中以“*”顯示。 方法一方法一 修改墻體厚度修改墻體厚度表2 墻1不同墻厚計算結(jié)果 表3 墻2不同墻厚計算結(jié)果方法二方法二 開設洞口開設洞口短墻1：* ( 30)V= 1828. Fv=0.18*fc*B*Ho= 764.短墻2：* ( 31)V= 19

38、15. Fv=0.18*fc*B*Ho= 764. 這種情況形成的短墻幾乎很難調(diào)整下來方法三方法三 增加周邊墻體剛度增加周邊墻體剛度1、加強周邊墻體剛度2、修改計算參數(shù) 3、削弱2軸梁柱剛度，加強1軸邊梁剛度 以上筆者主要討論了墻體抗剪截面超限的調(diào)整方法，雖然方法三對結(jié)構(gòu)的改動比方法一和方法二要多，但卻不僅解決了剪力墻抗剪截面超限問題，而且使結(jié)構(gòu)的抗扭轉(zhuǎn)能力得到了加強，仍不失為一種比較好的調(diào)整方案。 在PKPM的計算咨詢工作中，經(jīng)常有設計人員反映SATWE程序計算結(jié)果偏大，某片墻體手工計算其邊緣構(gòu)件的配筋僅是構(gòu)造配筋，而采用SATWE軟件計算卻配筋面積極大，根本放不下。為此，筆者擬結(jié)合具體工程

39、實例，與廣大設計人員共同交流一下SATWE軟件關(guān)于剪力墻配筋的計算過程。 某高層建筑，結(jié)構(gòu)總高度為237.4m，共48層。第3層結(jié)構(gòu)平面圖如圖1所示，其中剪力墻1的基本信息顯示如下： 1 .高度 (m) DL = 14.95 2. 截面參數(shù) (m) B*H = 0.200*6.000 3. 混凝土強度等級 RC = 60.0 4. 主筋強度 (N/mm2) FYI = 360.0 5. 分布筋強度 (N/mm2) FYJ = 360.0 6. 抗震等級 NF = 1 圖1 第3層結(jié)構(gòu)平面圖 本工程采用SATWE軟件進行計算，圖1所示剪力墻1的配筋計算結(jié)果如下： ( 30)M= 2148. V=

40、 66. 剪跨比RMD= 5.703 * 穩(wěn)定驗算超限( 1)q= 3097. Ec*(T*3)/(Lo*2)/10= 368. N=-18581. Nu= -16006. Uc= 0.49 * Rs=211.38 Rsmax= 6.00 ( 1)M= 306. N= -18581. As=253659. ( 1)V= -1. N= -18581. Ash= 75.0 Rsh= 0.25 其中，括號內(nèi)數(shù)字為組合工況號，其相應的荷載組合分項系數(shù)見表1 表1 荷載組合分項系數(shù) 注：1、Ncm - 組合號 2、V-D,V-L - 分別為恒載、活載分項系數(shù) 3、X-W,Y-W - 分別為X向、Y向水平

41、風荷載分項系數(shù) 4、X-E,Y-E - 分別為X向、Y向水平地震荷載分項系數(shù) 5、Z-E - 為豎向地震荷載分項系數(shù) 式中 Asw-沿截面腹部均勻配置的全部縱向鋼筋截面面積； fyw-沿截面腹部均勻配置的縱向鋼筋強度設計值，按本規(guī)范表4.2.3-1采用； Nsw-沿截面腹部均勻配置的縱向鋼筋所承擔的軸向壓力，當1時，取=1計算； Msw-沿截面腹部均勻配置的縱向鋼筋的內(nèi)力對As重心的力矩，當1時，取=1計算； -均勻配置縱向鋼筋區(qū)段的高度hsw與截面有效高度h0的比值，=hsw/h0,宜選取hsw=h0-as. 受拉邊或受壓較小邊鋼筋As中的應力s以及在計算中是否考慮受壓鋼筋和受壓較小邊翼緣受

42、壓部分的作用，應按本規(guī)范第7.3.4條和第7.3.5條的有關(guān)規(guī)定確定。 注：本條適用于截面腹部均勻配置縱向鋼筋的數(shù)量每側(cè)不少于4根的情況。 本墻段采用手工計算，分別取： （1）設計內(nèi)力 M=306Kn.m，N=-18581Kn， （2）墻體屬性的確定 b=200mm，h=6000mm，l0=14950mm，fc=27.5N/mm2，fy =fy= fyw =360 N/mm2，SATWE程序取鋼筋合力作用點as=maxb、200、6000/20=300mm，as = as=300mm，則h0=h-as=5700mm，hsw=5700-as=5400，= hsw/h0=0.9474，bf=hf=

43、0，b=0.499。（3）1、1的確定 根據(jù)混凝土規(guī)范第7.1.3條的規(guī)定：受彎構(gòu)件、偏心受力構(gòu)件正截面受壓區(qū)混凝土的應力圖形可簡化為等效的矩形應力圖。 矩形應力圖的受壓區(qū)高度x可取等于按截面應變保持平面的假定所確定的中和軸高度乘以系數(shù)1。當混凝土強度等級不超過C50時，1取為0.8，當混凝土強度等級為C80時，1取為0.74，其間接線性內(nèi)插法確定。 矩形應力圖的應力值取為混凝土軸心抗壓強度設計值fc乘以系數(shù)1。當混凝土強度等級不超過C50時，1取為1.0，當混凝土強度等級為C80時，1取為0.94，其間按線性內(nèi)插法確定。 取1=0.98，1=0.78 （4）計算偏心距e 混凝土規(guī)范計算偏心距

44、e的公式7.3.4-3和7.3.4-4表示如下：e=ei+h/2-a (7.3.4-3)ei=e0+ea (7.3.4-4)式中 e-軸向壓力作用點至縱向普通受拉鋼筋和預應力受拉鋼筋的合力點的距離； -偏心受壓構(gòu)件考慮二階彎矩影響的軸向壓力偏心距增大系數(shù)，按本規(guī)范第7.3.10條的規(guī)定計算； ei-初始偏心距； a-縱向普通受拉鋼筋和預應力受拉鋼筋的合力點至截面近邊緣的距離； e0-軸向壓力對截面重心的偏心距：e0=M/N; ea-附加偏心距，按本規(guī)范第7.3.3條確定。 根據(jù)混凝土規(guī)范第7.3.10條的規(guī)定：對矩形、T形、I形、環(huán)形和圓形截面偏心受壓構(gòu)件，其偏心距增大系數(shù)可按下列公式計算：

45、式中 l0-構(gòu)件的計算長度，按本規(guī)范第7.3.11條確定； h-截面高度；其中，對環(huán)形截面，取外直徑；對圓形截面，取直徑； h0-截面有效高度；其中，對環(huán)形截面，取h0=r2+rs；對圓形截面，取h0=r+rs；此處，r、r2和rs按本規(guī)范第7.3.7條和第7.3.8條的規(guī)定取用； 1-偏心受壓構(gòu)件的截面曲率修正系數(shù)，當11.0時，取1=1.0； A-構(gòu)件的截面面積；對T形、I形截面，均取A=bh+2(bf-b)hf; 2-構(gòu)件長細比對截面曲率的影響系數(shù)，當l0/h15時，取2=1.0。 注：當偏心受壓構(gòu)件的長細比l0/i17.5時，可取=1.0。 因此取=1.0。 e0=M/N=306106

46、/18581000=16.47mm 根據(jù)混凝土規(guī)范第7.3.3條的規(guī)定： 在偏心受壓構(gòu)件的正截面承載力計算中，應計入軸向壓力在偏心方向存在的附加偏心距ea,其值應取20mm和偏心方向截面最大尺寸的1/30兩者中的較大值。 ea=max20，h/30=200mm ei= e0+ ea=16.47+200=216.47mm e=ei+h/2-a=216.47+6000/2-300=2916.47mm（6）計算As 將上述各種參數(shù)代入7.3.6-27.3.6-4中，得 As=-16380.49mm20 說明按構(gòu)造配筋即可滿足要求。但程序的計算結(jié)果為As=253659mm2，明顯高于構(gòu)造配筋。其原因在

47、于對于剪力墻構(gòu)件，程序是分別按照壓彎和軸心受壓計算其配筋，然后二者取大值作為最終計算結(jié)果。當進行軸心受壓承載力計算時，根據(jù)混凝土規(guī)范第7.3.1條的規(guī)定： 鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件，當配置的箍筋符合本規(guī)范第10.3節(jié)的規(guī)定時，其正截面受壓承載力應符合下列規(guī)定(圖7.3.1)： N0.9(fcA+fyAs) (7.3.1) 式中 N-軸向壓力設計值； -鋼筋混凝土構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)，按表7.3.1采用； fc-混凝土軸心抗壓強度設計值，按本規(guī)范表4.1.4采用； A-構(gòu)件截面面積； As-全部縱向鋼筋的截面面積。 當縱向鋼筋配筋率大于3%時，公式(7.3.1)中的A應改用(A-As)代替。 通過對以上

48、計算過程的分析可知，設計人員在人工復核剪力墻配筋值時，只按壓彎構(gòu)件計算，而忽略了軸心受壓構(gòu)件的計算，這顯然是不合理的。上述計算結(jié)果墻端暗柱配筋過大，配筋率遠大于3%，究其原因，主要是該段墻體太高，達到了14.95m，這么高的墻體計算出來的穩(wěn)定系數(shù) 必然很小，只有0.1009，這是導致配筋計算結(jié)果異常的主要原因。1、允許布置層間支撐2、當支撐端部距柱端距離小于500mm時SATWE程序自動將支撐端點與柱端點合并。3、支撐跨越框架梁時的處理4、 PMCAD荷載導算到JCCAD軟件的處理方式1、計算長度系數(shù)2、軸壓比3、0.2Q0調(diào)整 1、混凝土（含鋼管/型鋼混凝土）斜桿 ：2、鋼斜桿 ：1、“抬節(jié)

49、點高”方式 這種方式不僅能夠形成斜梁，而且與斜梁梁端節(jié)點相連的所有構(gòu)件（比如柱、墻、支撐）都將被拖動。一般主要應用于斜屋面建模。2、“修改梁兩端標高”方式 這種方式一般僅改變梁兩端的高度，而不會改變與之相連的其它構(gòu)件的高度。一般主要應用于錯層梁，錯層斜梁，層間梁等方式的建模。 08版軟件形成的錯層梁，錯層斜梁，層間梁可以將與之相連的柱、墻等構(gòu)件打斷。二、二、0808版軟件斜屋面建模時應注意的問題版軟件斜屋面建模時應注意的問題 1、 05版軟件屋面斜梁下必須在梁端布置短柱（如圖1所示），而 08版軟件可以直接將屋面斜梁與下層構(gòu)件（梁、柱、墻）相連，而不需要布置短柱，這一點與05版軟件不同（如圖2

50、所示）。 圖1 08版軟件斜屋面建模不需要布置短柱 圖2 05版軟件斜屋面建模必須布置短柱 2、為保證斜屋面荷載傳遞的正確性，需要在斜屋面的檐口處布置一道100*100的虛梁。由于虛梁與主梁的梁端標高相同，因此這兩根梁截面重合。SATWE軟件對于截面相重合的兩根梁，會自動將虛梁荷載傳遞給主框架梁。 需要說明的是，在布置虛梁時，虛梁與其下面的主梁必須一一對應，否則將導致荷載導算錯誤（詳見工程實例一）。三、SATWESATWE軟件如何模擬屋面斜板的剛度？軟件如何模擬屋面斜板的剛度？（一）（一）軟件對屋面斜板的處理軟件對屋面斜板的處理 1、TAT和SATWE軟件只能計算斜梁，對斜屋面的剛度不予考慮。 2、PMSAP軟件可以計算屋面斜板的剛度對整體結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)合工程實例，介紹SATWE軟件計算斜屋面結(jié)構(gòu)時如何模擬屋面斜板的剛度？（二）（二）斜屋面結(jié)構(gòu)的計算斜屋面結(jié)構(gòu)的計算 1、簡化模型1：忽略斜屋面剛度對整體結(jié)構(gòu)的影響，將屋面斜板的荷載導到斜梁上，用TAT或SATWE軟件計算。 2